TCP与UDP必考题

问题及解答：

1.端口(port)和套接字(socket)的区别是什么？

2.是否TCP和UDP都需要计算往返时间RTT？

3.在TCP传送数据时，有没有规定一个最大重传次数？

4.为什么TCP在建立连接时不能每次都选择相同的、固定的初始序号？

5.TCP连接很像一条连接发送端和接收端的双向管道。当TCP在连续发送报文段时，若要管道得到充分的利用，则发送窗口的大小应怎样选择？

6.TCP发送方和接收方都需要滑动窗口吗？各有什么作用？

7.滑动窗口的窗口大小可以动态调整吗？调整窗口大小可以起到什么作用？

8.在UDP协议中需要滑动窗口协议吗？为什么？这样有什么好处有什么坏处？

1.端口(port)和套接字(socket)的区别是什么？

答：套接字包含了端口，因为套接字= (IP地址，端口号)。套接字是TCP连接的端点。套接字又称为“插口”。

但我们已经讲过，套接字(socket)有多种意思。当使用API时，套接字往往被看成是操作系统的一种抽象，这时，套接字和一个文件描述符是很相似的，并且是应用编程接口API 的一部分。套接字由应用程序产生，并指明它将由客户还是服务器来使用。当应用进程创建一个套接字时，要指明该套接字使用的端口号。

端口则是应用层服务的的一种代号，它用来标志应用层的进程。端口是一个16 bit的整数。各种服务器使用的端口号都是保留端口号，以便使客户能够找到服务器。例如万维网服务器使用的端口号是80。

在发送数据时，应用层的数据通过端口向下交付到运输层。在接收数据时，运输层的数据通过适当的端口向上交付到应用层的某个应用程序

2.是否TCP和UDP都需要计算往返时间RTT？

答：TCP有的，UDP没有的，UDP发出去其实就不管了，它是需要在应用软件（应用层）来做一个数据传送保障的机制的。重发也是通过软件端实现。TCP本身协议就具有保障数据的功能。

3.在TCP传送数据时，有没有规定一个最大重传次数？

答：我们知道以太网规定重传16次就认为传输失败，然后报告上层。但TCP没有规定最大重传次数，而是通过设置一些计时器来解决有关传输失败的问题

4.为什么TCP在建立连接时不能每次都选择相同的、固定的初始序号？

答：从理论上讲是可能会出现这种状况的。但概率太小了。序列号的范围在0-2的32次方之间。建立tcp的双方是独立随机在其中选取的。所以基本上认为双方不会选择到相同的序列号。

5.TCP连接很像一条连接发送端和接收端的双向管道。当TCP在连续发送报文段时，若要管道得到充分的利用，则发送窗口的大小应怎样选择？

答：我们可以用下面的图来说明这一问题。

图中在发送端和接收端之间的两个白色长条表示TCP全双工通信的发送管道和接收管道。管道是对信道的一种抽象，便于讨论问题（可以不涉及下层互连网络的细节）。

假定在t = 0时发送端使用慢开始算法来发送报文段，因此在t = 0时只能发送一个报文段（图中标有1的绿色长方条就代表报文段1）。图中的时间都是按离散的时间单位表示。

为简化分析，我们还假定，发送窗口仅由发送端的拥塞窗口来确定，接收端不对发送窗口加以限制。

1

1

1

2

2

2 3

3

3

3

1

t= 1

t= 2

t= 3

t= 4

1 t= 6

t= 7

t= 8 t= 9

1

1

1

发送端接收端

2

2

2

2

2

发送端接收端

t= 11

t= 12

t= 13

t= 14

t= 15

t= 17

t= 18

t= 19

3

3

3

1

t= 5

2

t= 16

3

假定在t = 1时，报文段1的第一个比特正好走完四分之一的管道，同时该报文段的最后一个比特正好发送完毕。

t = 4，报文段1的前沿到达接收端。

t = 5时，接收端将报文段1接收完毕。

假定接收端立即发送确认报文段。我们所用的标记是：对报文段n的确认报文段我们用具有标记n的红色小长方条表示。

t = 9，对报文段1的确认的前沿到达发送端。

t = 10，发送端将发送窗口加1变为2（可以发送报文段2和3），并开始发送报文段2（这一步图中省略了，没有画出）。

t = 11，报文段2走完发送管道的四分之一，发送端开始发送报文段3。

t = 12，报文段2和3填满发送管道的一半。

t = 14，报文段2的前沿到达接收端。

t = 15，接收端收完报文段2，并发送对报文段2的确认。

t = 16，接收端收完报文段3，并发送对报文段3的确认。 t = 19，对报文段2的确认前沿传播到发送端。

t = 20，发送端收到对报文段2的确认，将发送窗口加1变为3（可以发送报文段4, 5和6），并开始发送报文段4（这一步图中省略了，没有画出）。对报文段3的确认的前沿也在这个时间传播到发送端。

再以后的过程我们用下面的另一张图来说明。

t = 21，发送端收到对报文段3的确认，将发送窗口再加1变为4（可以发送报文段4, 5, 6和7），并开始发送报文段5。此时，报文段4已完全进入发送管道，前沿到了管道的四分之一处。

15

8

88

9

99

1010

10

1111

11121212

121313

13

1414

8

910114

4

4

4

5

5

5

6

6

6

7

7

7

5

67t = 21

t = 22

t = 23

t = 24

4

t = 25

t = 27

t = 28

t = 29

4

4

4

发送端接收端

发送端

接收端

t = 30

t = 31

t = 32

t = 33

t = 34

t = 36

t = 37

t = 38

8

8

8

5

5

5

66

7

5

6

7

6

77

9

9

10

4

56

7

t = 26

8

9

10t = 35

11

以后的过程读者自己都可以看懂。这里只再提几点。

发送端每收到一个对没有确认过的报文段的确认，就将发送窗口加1。因此在陆续收到确认4 ~ 7后，将发送窗口加4，即增大到8，可以连续发送报文段8 ~ 15。

管道空间是有限的。从图中表示的例子可以看出，这样的管道至多可容纳4个报文段。当发送窗口很小时，管道在大部分时间内是比较空的（见前面的第一张图）。这说明在TCP 连接中传输数据的效率比较低。

当发送窗口增大时，管道逐渐被填满。可以看出，在t = 34 ~ 38时，发送管道一直是被填满的，这说明发送管道被利用得很充分。因为报文段的传输需要时间，因此对报文段的确认总是会滞后一段时间。上面的例子表明，在单方向发送报文段（另一个方向发送确认）的情况下，发送管道和接收管道往往不能同时被充分利用（除非发送窗口的数值较大）。但如果双向都能发送数据报文段，那么发送管道和接收管道就都能够被利用得较充分。

我们还可看出，接收管道（即接收端发送确认报文段的管道）在任何情况下都没有填满。这是因为确认报文段很短，只需很短的时间就可发送出去。但接收一个数据报文段需要较多的时间，这就造成确认报文段不可能连续地从接收端发送出去。

6.TCP 发送方和接收方都需要滑动窗口吗？各有什么作用？

答：发送方和接受方都维持了一个窗口，窗口内部包含了那些可以接受的序列号。

发送方的窗口大小从0开始，以后可以增大到某一个预设的最大值。由于发送方可能在将